Izvor: spect.ieee.org
Solarne ploče se množe na krovovima i u vrtovima širom svijeta kao zajednice koje traže energiju iz obnovljivih izvora. Ali inženjeri u Belgiji kažu da bi paneli mogli učiniti više nego što drže upaljena svjetla - mogli bi i proizvoditi plinoviti vodonik na licu mjesta, omogućavajući porodicama da griju domove bez širenja svojih ugljičnih otisaka.
Tim uKatholieke Universiteit Leuven, ili KU Leuven,kaže da se razviosolarni panel koji pretvara sunčevu svjetlost direktno u vodonik koristeći vlagu u zraku. Prototip uzima vodenu paru i dijeli je na molekule vodonika i kiseonika. Ako se uspješno skalira, tehnologija bi mogla pomoći u rješavanju velikog izazova s kojim se suočava ekonomija vodika.
Vodik, za razliku od fosilnih goriva, ne proizvodi emisiju stakleničkih plinova ili zagađenje zraka kada se koristi u vozilima ili zgradama na gorivne ćelije. Ipak, gotovo sav vodonik koji se danas proizvodi dobije se pomoćuindustrijski procesto uključuje prirodni plin, a to na kraju pumpa više emisija u atmosferu.
Mali, ali sve veći broj objekata proizvodi „zeleni“ vodonik koristeći elektrolizu, koja molekule vode dijeli električnom energijom - idealno iz obnovljivih izvora poput vjetra i sunca. Drugi istraživači, uključujući tim iz Belgije, razvijaju takozvane tehnologije direktnog solarnog cijepanja vode. Oni koriste hemijske i biološke komponente za razdvajanje vode direktno na solarni panel, ukidajući potrebu za velikim, skupim postrojenjima za elektrolizu.
"Pronalaženje načina za stvaranje vodika na neki lakši ili efikasniji način možda je potraga za Svetim gralom", kažeJim Fenton, koji režiraFlorida centar za solarnu energijuna Univerzitetu Centralna Florida.
KU Leuvensjedi u travnatom kampusu u Flandriji, belgijskoj sjevernoj regiji koja govori holandski jezik. Ranije ovog meseca, profesoreJohan Martensi njegov tim naCentar za površinsku hemiju i katalizunajavili su da bi njihov prototip mogao proizvoditi 250 litara vodonika dnevno u prosjeku tokom cijele godine, za koji tvrde da je svjetski rekord. Porodica koja živi u dobro izoliranoj belgijskoj kući mogla bi koristiti oko 20 ovih panela kako bi zadovoljila svoje potrebe za energijom i grijanjem tokom cijele godine, predviđaju.
Solarni panel ima dužinu od 1,65 metara - otprilike visinu kuhinjskog hladnjaka ili ovog izvještača - i ima nominalnu izlaznu snagu od oko 210 vati. Sistem može pretvoriti 15 posto primljene solarne energije u vodonik, kaže tim. To je značajan skok u odnosu na 0,1 posto efikasnosti koju su prvi put postigli prije 10 godina. (Odvojeno, međunarodni istraživači prošle godinerekao da su postigli19 posto efikasnosti u proizvodnji vodonika izravnim solarnim cijepanjem vode.)
Međutim, Martensova laboratorija bila je usko postavljena u vezi sa svojom tehnologijom.Tom Bosserez, postdoktorski istraživač, odbio je otkriti bilo kakve detalje, pozivajući se na zabrinutost oko intelektualnog vlasništva. Kaže samo da se laboratorij specijalizirao za "katalizatore, membrane i adsorbense".
"Koristeći našu stručnost u ovoj oblasti, uspjeli smo razviti sistem koji vrlo efikasno uzima vodu iz zraka i cijepa je u vodonik pomoću sunčeve energije", napisao je Bosserez u e-mailu. Upitan o nekim inženjerskim izazovima s kojima su se suočavali tokom jedne decenije razvoja, on kaže: "Najteži dio je izvući vodu iz zraka."
Akademski radovi nude razuđene tragove o tehnologiji, iako Bosserez kaže da njihova istraživanja "prevazilaze ono što objavljujemo". Posljednjih godina inženjeri su proučavali efikasnost različitih materijala, uključujući porozne, višestruke spojevesilikonske solarne ćelijesa „dimenzijama pora mikrometra“;tankoslojni katalizatorinapravljen od mangan (III) oksida; i poli (vinil alkohol)membrana za izmjenu anionakoji uključuju otopinu kalijum hidroksida i katalizatore na bazi nikla.
Martens generalno kaže da njegov tim koristi "jeftine sirovine" umjesto plemenitih metala i drugih skupih komponenata. "Željeli smo dizajnirati nešto održivo, što je pristupačno i može se koristiti praktički bilo gdje",rekao je za VRT, javna radiodifuzna mreža u Belgiji.
Istraživači planiraju testirati svoj prototip na terenu u kući u ruralnom gradu Oud-Heverlee. Vodonik bi se tokom ljetnih mjeseci čuvao u maloj podzemnoj posudi pod tlakom, a zatim bi se pumpao kroz kuću tokom zime. Ako sve bude išlo po planu, Martens kaže da bi tim mogao postaviti 20 panela na kuću ili izgraditi veći sistem u susjedstvu kako bi se ostalim porodicama omogućilo korištenje "zelenog" vodika.
Fenton iz Floridskog centra za solarnu energiju kaže da je prerano da bi se utvrdilo hoće li ili kada solarni paneli za proizvodnju vodonika postati ekonomski održivi. Tehnologija je još uvijek u vrlo ranoj fazi razvoja, a - posebno u Sjedinjenim Državama - postojeća goriva za grijanje, poput prirodnog plina, relativno su jeftina. Međutim, dok države rade na rješavanju klimatskih promjena i dok sve više zajednica instalira lokalnu infrastrukturu obnovljive energije poput krovne solarne, on vidi potencijalnu ulogu ovih vodoničnih sistema.
"Ako aplikacija uspije, mogla bi se vrlo lijepo posvetiti stvaranju vodonika koji bih mogao skladištiti i koristiti za grijanje kuće, za kuhanje, možda ga pokretati u svom automobilu s gorivim ćelijama", kaže Fenton. „To su ove futurističke vrste mogućnosti. Ali to je još uvijek nešto za što se moramo pripremiti. ”
